FPGA ينقذ نطاق النطاق من Dumpster

أنا دائما على مراقبة إضافة جودة إلى مختبري الذي يحترم ميزانيتي الصارمة. في الآونة الأخيرة، لقد وجدت نفسي دفع حاجز هيرتز مع كل مشروع آخر أفعله، وبالتالي أراد بشدة نطاق عرض النطاق الترددي العالي. لسوء الحظ، أصبحت مؤخرا فقط 70 ميغاهرتز إلى 100 ميجا هرتز بأسعار معقولة حقا، في حين أن رذب الذبذبات الرباعية الجديدة في المدى MHz 500 إلى 1 غيغاهرتز لا يزال يكلف ثروة لاكتسابها. كان خياري الوحيد هو العثور على معجزة مطلقة في شكل نطاق عالي النطاق الترددي القديم.

بدا أن آلهة يدك في الإلكترونيات كانت تبتسم بي عندما وجدت هذا القفز مقدر HP 54542C. يبدو أنه في حالة جيدة جنية وكان أعلى الكلاب في يومها. ولكن كان يجب كسر شيء صحيح؟ بالتأكيد بما فيه الكفاية، كانت الشاشة معيبة بوضوح وغير مقروءة. تريد أن تعرف كيف قمت بإصلاحها؟ أربعة أحرف: FPGA.

المشكلة
كشف بعض الأبحاث الضحلة على هذا النطاق عن بعض التاريخ المثيرة للاهتمام. كان هذا من المفترض أن يكون النطاق الأول الراقي الأول من HP مع شاشات الكريستال السائل وكان أيضا السلائف لسلسلة النطاقات المعيشية التي من شأنها أن تذهب إلى المبدأ التوجيهي للسوق. لقد شعر LCD وكأنه بعد ذلك. يحتوي النطاق على متغير مماثل بخلاف عرض CRT، وكان الإصدار الذي اكتسبته ببساطة المساحات الهضمية CRT التي تم استبدالها وللألوان LCD مثبتة بواسطة HP. كنت آمل أن يكون LCD في خطأ وليس القيادة في أسيك، وهذا يبدو وكأنه رهان جيد كقاسل لطيف في بعض الحالات، حيث تعيد الشاشة إلى الحياة!

بدأت التحقق في السبب الجذري، وبدأت من خلال أخذ شاشات الكريستال السائل. لقد وجدت أن بعض السائل قد انسكبت في كل مكان؛ لم يتسبب أي شيء، لكن التنظيف وإعادة تثبيته لم يحدث فرقا. لم يعد إعادة شمل النطاق باستخدام القمامة خيارا، لأنه بصرف النظر عن شاشة LCD، شعر النطاق كدولة كنز مطلقة. على الرغم من أن لوحة سائق LCD كانت بلا طائفة تماما الآن، إلا أنها جاءت من وقت لم تتحرك فيه الصناعة بعد إلى ملعب دبوس ثنائي دون المستوى على موصلات الأسلاك إلى متنها. هذا ضمني يمكن أن أحضره بسهولة في تلفزيون الكابلات الشريطية التقليدية 26 دبوس للاستفادة من جميع الإشارات المطلوبة وبدء عملية الهندسة العكسية البروتوكول قيد الاستخدام.

هندسة عكس بروتوكولات LCD

تلفزيون كابل الشريط ملحوم على رأس الموصل الحالي
كانت الخطوة الأولى من العملية هي تحديد الإشارات الموجودة على الموصل. كنت على وشك النظيرة لأكثر مجموعة من الإشارات العامة المطلوبة لدفع أي شاشة LCD. يجب أن يشمل ذلك بعض الإشارات الدورية الدقيقة، بضعة إشارات عشوائية إلى حد ما وعملية القوة النموذجية والأرض. من المرجح أن تكون الإشارات الدورية على مدار الساعة بكسل وإشارات المزامنة التي من شأنها أن تتمثل في بداية سطر وإطار جديد؛ من ناحية أخرى، ستكون الإشارات ذات البحث العشوائي بيانات البكسل الفعلية التي سيتم عرضها. الحكم على عصرها، كان من المتوقع بروتوكول سهل إلى حد ما. يسترشد بهذا الحدس بدأت في التحقيق في الموصل وقريبا بما فيه الكفاية التي حصلت عليها جميع الإشارات 25.

لقد وجدت فقط إشارات دورية تماما: واحدة، وهي إشارة منخفضة نسبيا 31.25 كيلو هرتز مدور في 60 هرتز مشبوهة، والآخر موجة ساحة 25 ميغاهيرتز 25 م مربع. كان الأمر الأول ليكون إشارة مزامنة متكاملة. كان 60 هرتز عبارة عن هبة ميتة حيث تتوافق مع معدل الإطار الاسمي. يجب بعد ذلك تتوافق إشارة 31.25 كيلو هرتز بعد ذلك مع معدل الخط الأفقي داخل الإطار. أخيرا، كان على مدار الساعة MHz 25 أن تكون الساعة للنظام بأكمله، في الواقع كانت ساعة بكسل.

بعد ذلك، اضطررت إلى إحساس الإشارات ذات المظهر العشوائي الذي كان من الواضح أن بيانات البكسل. أولا، كانت الحاجة إلى موصل 25 دبوس يشير بوضوح إلى نوع من تكوين RGB الموازي. في المجموع، وجدت تسع إشارات من هذا القبيل التي تقسم تماما من قبل ثلاثة وأصلت أن شاشة LCD كانت تستخدم تسعة بت لكل بكسل وثلاث بت لكل قناة ملونة R و G و B على التوالي.

مثال: نظام VGA Patio
معرفة المخطط والدبوس كان جزءا من التحدي. ربما كان أكثر أهمية في توقيت الإشارات قيد الاستخدام. دائما تقريبا، إشارات العرض الخام لديها ما يسمى “الشرفات”. يمكن اعتبار هذه مناطق داخل كل إطار حيث لا يمكن كتابة البيانات. هذه نشأت في أيام CRT حيث استغرقت الحزمة المادية للإلكترونات وقتا لاكتساب من نهاية السطر مرة أخرى إلى بداية الآخر، أو حتى من أسفل الشاشة إلى الأعلى. على الرغم من أنه أقل وضوحا في الشاشات الإلكترونية الحديثة، إلا أن هذه المناطق لا تزال موجودة لأن وحدة تحكم LCD يستغرق معالجة الوقت والتركيب البيانات الواردة.

تحديد التوقيت

لاستخراج توقيت حاولت ربط بيانات البكسل مع إشارات المزامنة. كنت أبحث عن أي مناطق حيث كانت البكسل غير مخالفة باستمرار.

توقيت أفقي
بعد التحديق في البيانات لفترة من الوقت، كان من الواضح أن LCD يستخدم مخططا باطليا واحدا بسيطا على كل من الجزء الأفقي والرأسي من إشارة المزامنة المتكاملة. كان هذا سهلا تحديده بسبب تعيين البكسلFPGA ينقذ نطاق النطاق من Dumpster (###) أنا دائما على مراقبة إضافة جودة إلى مختبري الذي يحترم ميزانيتي الصارمة. في الآونة الأخيرة، لقد وجدت نفسي دفع حاجز هيرتز مع كل مشروع آخر أفعله، وبالتالي أراد بشدة نطاق عرض النطاق الترددي العالي. لسوء الحظ، أصبحت مؤخرا فقط 70 ميغاهرتز إلى 100 ميجا هرتز بأسعار معقولة حقا، في حين أن رذب الذبذبات الرباعية الجديدة في المدى MHz 500 إلى 1 غيغاهرتز لا يزال يكلف ثروة لاكتسابها. كان خياري الوحيد هو العثور على معجزة مطلقة في شكل نطاق عالي النطاق الترددي القديم.

بدا أن آلهة يدك في الإلكترونيات كانت تبتسم بي عندما وجدت هذا القفز مقدر HP 54542C. يبدو أنه في حالة جيدة جنية وكان أعلى الكلاب في يومها. ولكن كان يجب كسر شيء صحيح؟ بالتأكيد بما فيه الكفاية، كانت الشاشة معيبة بوضوح وغير مقروءة. تريد أن تعرف كيف قمت بإصلاحها؟ أربعة أحرف: FPGA.

المشكلة
كشف بعض الأبحاث الضحلة على هذا النطاق عن بعض التاريخ المثيرة للاهتمام. كان هذا من المفترض أن يكون النطاق الأول الراقي الأول من HP مع شاشات الكريستال السائل وكان أيضا السلائف لسلسلة النطاقات المعيشية التي من شأنها أن تذهب إلى المبدأ التوجيهي للسوق. لقد شعر LCD وكأنه بعد ذلك. يحتوي النطاق على متغير مماثل بخلاف عرض CRT، وكان الإصدار الذي اكتسبته ببساطة المساحات الهضمية CRT التي تم استبدالها وللألوان LCD مثبتة بواسطة HP. كنت آمل أن يكون LCD في خطأ وليس القيادة في أسيك، وهذا يبدو وكأنه رهان جيد كقاسل لطيف في بعض الحالات، حيث تعيد الشاشة إلى الحياة!

بدأت التحقق في السبب الجذري، وبدأت من خلال أخذ شاشات الكريستال السائل. لقد وجدت أن بعض السائل قد انسكبت في كل مكان؛ لم يتسبب أي شيء، لكن التنظيف وإعادة تثبيته لم يحدث فرقا. لم يعد إعادة شمل النطاق باستخدام القمامة خيارا، لأنه بصرف النظر عن شاشة LCD، شعر النطاق كدولة كنز مطلقة. على الرغم من أن لوحة سائق LCD كانت بلا طائفة تماما الآن، إلا أنها جاءت من وقت لم تتحرك فيه الصناعة بعد إلى ملعب دبوس ثنائي دون المستوى على موصلات الأسلاك إلى متنها. هذا ضمني يمكن أن أحضره بسهولة في تلفزيون الكابلات الشريطية التقليدية 26 دبوس للاستفادة من جميع الإشارات المطلوبة وبدء عملية الهندسة العكسية البروتوكول قيد الاستخدام.

هندسة عكس بروتوكولات LCD

تلفزيون كابل الشريط ملحوم على رأس الموصل الحالي
كانت الخطوة الأولى من العملية هي تحديد الإشارات الموجودة على الموصل. كنت على وشك النظيرة لأكثر مجموعة من الإشارات العامة المطلوبة لدفع أي شاشة LCD. يجب أن يشمل ذلك بعض الإشارات الدورية الدقيقة، بضعة إشارات عشوائية إلى حد ما وعملية القوة النموذجية والأرض. من المرجح أن تكون الإشارات الدورية على مدار الساعة بكسل وإشارات المزامنة التي من شأنها أن تتمثل في بداية سطر وإطار جديد؛ من ناحية أخرى، ستكون الإشارات ذات البحث العشوائي بيانات البكسل الفعلية التي سيتم عرضها. الحكم على عصرها، كان من المتوقع بروتوكول سهل إلى حد ما. يسترشد بهذا الحدس بدأت في التحقيق في الموصل وقريبا بما فيه الكفاية التي حصلت عليها جميع الإشارات 25.

لقد وجدت فقط إشارات دورية تماما: واحدة، وهي إشارة منخفضة نسبيا 31.25 كيلو هرتز مدور في 60 هرتز مشبوهة، والآخر موجة ساحة 25 ميغاهيرتز 25 م مربع. كان الأمر الأول ليكون إشارة مزامنة متكاملة. كان 60 هرتز عبارة عن هبة ميتة حيث تتوافق مع معدل الإطار الاسمي. يجب بعد ذلك تتوافق إشارة 31.25 كيلو هرتز بعد ذلك مع معدل الخط الأفقي داخل الإطار. أخيرا، كان على مدار الساعة MHz 25 أن تكون الساعة للنظام بأكمله، في الواقع كانت ساعة بكسل.

بعد ذلك، اضطررت إلى إحساس الإشارات ذات المظهر العشوائي الذي كان من الواضح أن بيانات البكسل. أولا، كانت الحاجة إلى موصل 25 دبوس يشير بوضوح إلى نوع من تكوين RGB الموازي. في المجموع، وجدت تسع إشارات من هذا القبيل التي تقسم تماما من قبل ثلاثة وأصلت أن شاشة LCD كانت تستخدم تسعة بت لكل بكسل وثلاث بت لكل قناة ملونة R و G و B على التوالي.

مثال: نظام VGA Patio
معرفة المخطط والدبوس كان جزءا من التحدي. ربما كان أكثر أهمية في توقيت الإشارات قيد الاستخدام. دائما تقريبا، إشارات العرض الخام لديها ما يسمى “الشرفات”. يمكن اعتبار هذه مناطق داخل كل إطار حيث لا يمكن كتابة البيانات. هذه نشأت في أيام CRT حيث استغرقت الحزمة المادية للإلكترونات وقتا لاكتساب من نهاية السطر مرة أخرى إلى بداية الآخر، أو حتى من أسفل الشاشة إلى الأعلى. على الرغم من أنه أقل وضوحا في الشاشات الإلكترونية الحديثة، إلا أن هذه المناطق لا تزال موجودة لأن وحدة تحكم LCD يستغرق معالجة الوقت والتركيب البيانات الواردة.

تحديد التوقيت

لاستخراج توقيت حاولت ربط بيانات البكسل مع إشارات المزامنة. كنت أبحث عن أي مناطق حيث كانت البكسل غير مخالفة باستمرار.

توقيت أفقي
بعد التحديق في البيانات لفترة من الوقت، كان من الواضح أن LCD يستخدم مخططا باطليا واحدا بسيطا على كل من الجزء الأفقي والرأسي من إشارة المزامنة المتكاملة. كان هذا سهلا تحديده بسبب تعيين البكسلكشفت قناة ACH عن الكثير من التكرار: كانت البتات المختلفة مطابقة دائما، مما يشير إلى استخدام ضحل للغاية لوحات الألوان التاسعة لتسع تيس. لم يكن هذا مروعا لأن HP كان في الغالب أعيد استخدام البرامج الثابتة من إصدار CRT من النطاق. كل هذا ضمني أن خرجت مع تثبيت MSB لكل قناة ملونة مع أي خسارة عمليا في الصورة النهائية. أنقذني هذا ذاكرة أكثر ثروة على FPGA.

المشكلة الأكثر أهمية هي أن LCD كان يستخدم 5 إشارات TTL 5 v. يمكن أن تقبل FPGA بأفضل إشارات 3.3 إشارات حتى يجب إجراء تحويل المستوى. اخترت الاستفادة من الثنائيات لافتات المدخلات في بعض المخازن المؤقتة منطق سلسلة 74HC لتنفيذ هذا التحويل. هذا يميل إلى تدمير ارتفاع / تسقط مرات إلى حد كبير. على سبيل المثال، يحتوي 74HC4050 حتى على مقاومات Polysilicon في سلسلة مع الصمام الثنائي في الموت، مما أدى إلى إزاحة الحاجة إلى مقاوم سلسلة خارجي. لقد لعبت أنها آمنة وأضفت مقاومات سلسلة Kω 1 إلى مدخلات هذه المخزن المؤقت وإخراج تم إخراجه في FPGA. تم توجيه إخراج مخرجات HSYNC و VSYNC في FPGA مباشرة إلى الشاشة، بينما كانت خطوط RGB مرتبطة من خلال مقاومات 330 ω.

نجاح

نجاح!
بعد ترويض الساعة MHz 25 Pixel أن تتصرف على اللوح وتثبيت FPGA إلى الخارج الجديد

ميناء VGA الخاص بمراقب، تم إرجاع النطاق إلى مجدها الرسمي! على الرغم من أن كل شيء يعمل تماما، إلا أن هذا الإعداد كان عرضة للضوضاء. كل ما أحتاج إليه الآن هو جعل ثنائي الفينيل متعدد الكلور ومنح مراقبة VGA إقامة دائمة داخل النطاق.

إذن ماذا تسأل؟ حسنا، حاليا الطريقة الوحيدة لحفظ Screenshots هي من خلال محرك أقراص مرن مؤرخة. ولكن نظرا لأن لدينا الآن بيانات LCD التي تمر عبر FPGA، فلماذا لا تكتب ذلك إلى بطاقة SD؟